專利名稱：一種光差分相移鍵控解調(diào)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型 涉及光通訊領(lǐng)域，尤其涉及光差分相移鍵控(DPSK，Differential Phase-Shift Keying)解調(diào)信號的裝置。
背景技術(shù)：
光差分相移鍵控(DPSK)是近年來光傳輸技術(shù)的一個研究熱點(diǎn)，這種調(diào)制技術(shù)通 過對發(fā)送端的基帶調(diào)制信號進(jìn)行預(yù)編碼處理并在接收端進(jìn)行差分平衡接收，可以提高傳輸 系統(tǒng)的光接收靈敏度和光信噪比容限，具有較強(qiáng)的抗非線性能力，從而成為目前大容量、遠(yuǎn) 距離的光傳輸系統(tǒng)主要選擇的光調(diào)制技術(shù)。與傳統(tǒng)的OOK調(diào)制方式相比，DPSK最顯著的優(yōu) 點(diǎn)是在達(dá)到相同的誤碼率(BER)時，對光信噪比的要求低了 3dB。由于DPSK接收機(jī)使用平 衡檢測，使的DPSK調(diào)制方式對接收信號的功率波動有更高的容限。在40Gb/s的WDM系統(tǒng) 中，使用DPSK使得信號受非線性效應(yīng)的影響更小。同時，DPSK接收端的器件和光纖鏈路 與傳統(tǒng)的OOK系統(tǒng)十分相似，因此商用過程也可以避免對現(xiàn)有系統(tǒng)的大量改動和重建。在 光DPSK傳輸中，數(shù)據(jù)信息是由相鄰比特之間的光相位攜帶的。對于通過強(qiáng)度檢測計(jì)對光 DPSK信號進(jìn)行的檢測時，需要將相位編碼的信號轉(zhuǎn)化成強(qiáng)度編碼的信號進(jìn)行解調(diào)，這樣解 調(diào)器通常是延遲干涉計(jì)。干涉計(jì)的自由頻譜范圍(FSR)是延遲時延差的倒數(shù)，在Ibit干 涉計(jì)中，F(xiàn)SR等于要解調(diào)的DPSK信號的速率。以解調(diào)50Gb/s的信號速率為例，經(jīng)DPSK解 調(diào)器解調(diào)出來的信號光譜中，每路輸出的FSR為50GHz，即延遲線干涉(DLI，Delay Line Interferometer)形成的干涉的兩路光程時延差為20ps。

實(shí)用新型內(nèi)容因此，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單的、信噪比相對OOK調(diào)制方式更低的光差分 相移鍵控解調(diào)的裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是本實(shí)用新型的光差分相移鍵控解調(diào)的裝置，入射光信號通過一準(zhǔn)直器(101)進(jìn)入 本裝置，該裝置包括依次設(shè)置于光路的分光元件(102、109)，用于將入射光分為強(qiáng)度相等的兩路光，分別是第一光路和第 二光路；兩個反射鏡(103、104)，分別設(shè)置于分光元件后的第一光路和第二光路上，用于改 變該兩路光的傳播方向，反射到原分光元件(102)或者另一分光元件(110)；一個光路延遲元件(105)，插入于第一光路或者第二光路中，用于將上述兩路光中 的其中一路進(jìn)行光延遲，使兩路光到達(dá)分光元件(102)或者另一分光元件(110)時，這兩路 的光程具有與待解調(diào)信號速率相匹配的時延差。進(jìn)一步的，具有光程差與待解調(diào)信號速率相匹配的時延差的兩路光在分光元件處 分光產(chǎn)生干涉并得到互補(bǔ)的兩路信號光，分別通過一個準(zhǔn)直器(107、108)耦合輸出。進(jìn)一步的，在所述的第一光路插入光程調(diào)諧元件(106)?；蛘咴谒龅牡诙饴凡迦牍獬陶{(diào)諧元 件(106)?；蛘咴谒龅牡谝还饴泛偷诙饴分芯迦牍獬陶{(diào)諧元件(106)。更進(jìn)一步的，所述的光程調(diào)諧元件(106)是折射率可變的調(diào)諧元件或者厚度可變 的調(diào)諧元件或者折射率和厚度均可變的調(diào)諧元件，所述的光程調(diào)諧元件(106)是連接于溫 度調(diào)節(jié)模塊進(jìn)行熱光調(diào)節(jié)或者位移調(diào)節(jié)模塊上進(jìn)行機(jī)械推動或轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)。第一種光路該裝置包括依次設(shè)置于菱形光路上的一個分光片(102)，用于將入射角<20°的入射光分為強(qiáng)度相等的兩路光，分別 是第一光路和第二光路；兩個反射鏡(103、104)，分別設(shè)置于分光片(102)后的第一光路和第二光路上，用 于改變該兩路光的傳播方向，呈“V”字型反射到原50%/50%非偏極分光片(102)；一個光路延遲元件(105)，插入于第一光路或者第二光路中，用于將上述兩路光中 的其中一路進(jìn)行光延遲。所述的分光片(102)采用50% /50%非偏極分光片(NPBS Plate)，為了減小通過 分光片(102)后透射P光和透射S光的相位延遲差以及反射P光和反射S光的相位延遲差， 信號光小角度入射可以減小分光片的鍍膜難度，從而更容易減小該解調(diào)裝置的偏振相關(guān)頻 率漂移(PDFS)。第二種光路該裝置包括依次設(shè)置于矩形光路上的一個分光體(109)，用于將垂直的入射光分為強(qiáng)度相等的兩路光，分別是第一光路 和第二光路；兩個反射鏡(103、104)，分別設(shè)置于分光體(109)后的第一光路和第二光路上，用 于改變該兩路光的傳播方向，呈直角反射到另一分光體(110)；一個光路延遲元件(105)，插入于第一光路或者第二光路中，用于將上述兩路光中 的其中一路進(jìn)行光延遲。所述的分光體(109)采用50% /50%非偏極分光體(NPBS Cube)。進(jìn)一步的，所述的分光元件(102、109)是50% /50%非偏極分光元件。所述的反 射鏡(103、104)是平面反射鏡或全反射鏡。所述的光路延遲元件(105)是低熱膨脹系數(shù)和 低色散的介質(zhì)。擴(kuò)展的，在入射光信號通過的準(zhǔn)直器(101)后設(shè)有一個50% /50%的分光鏡，將所 述的一路入射光信號分成兩路入射光信號后，再分別入射至所述的兩個光差分相移鍵控解 調(diào)的裝置中。本實(shí)用新型采用如上技術(shù)方案，提出了一種控制兩路干涉輸出光程差的方法，用 補(bǔ)償片對光路光程進(jìn)行補(bǔ)償，可將兩路干涉輸出光程時延差控制到Ips以內(nèi)的光差分相移 鍵控解調(diào)的裝置。且本實(shí)用新型的光差分相移鍵控解調(diào)的裝置采用了自由空間光學(xué)設(shè)計(jì)， 具有良好的溫度穩(wěn)定性、體積小、易于實(shí)現(xiàn)模塊化的優(yōu)點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型基于馬赫澤德干涉原理，由分光元件將輸入光均分為強(qiáng)度相同的兩路 光信號，然后通過兩個反射鏡分別改變兩路光的傳播方向，在其中一路光路中加入一光路 延遲元件將兩路光中的一路光進(jìn)行延遲，使兩路光到達(dá)分光元件后光程具有與待解調(diào)信號 速率相匹配的時延差，具有Ibit時延差的兩路光產(chǎn)生干涉后將攜帶的相位信息轉(zhuǎn)化為了 強(qiáng)度信息，然后解調(diào)出的光信號由兩個準(zhǔn)直器耦合輸出。沿光信號輸入方向依次有分光元 件反射鏡光路延遲元件光路調(diào)諧元件和輸出準(zhǔn)直器。該裝置采用自由空間光學(xué)設(shè)計(jì)，溫度 穩(wěn)定性好，體積小，易于實(shí)現(xiàn)模塊化的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例1 如圖1所示，光DPSK信號由準(zhǔn)直器101進(jìn)入，通過50%/50%非偏極分光片(NPBS Plate) 102分光后，分為兩束強(qiáng)度相等的光信號，其中一束光通過反射鏡103反射到分光片 102 ；另外一束通過反射鏡104反射并通過光路延遲元件105后到達(dá)分光片102，這兩束光 回到分光片102后光程具有Ibit的時延差，通過分光片分光并產(chǎn)生干涉，得到互補(bǔ)的兩路 光信號分別由準(zhǔn)直器107、108輸出，實(shí)現(xiàn)DPSK的解調(diào)功能。該裝置實(shí)現(xiàn)光路延遲的部分由 光路延遲元件105實(shí)現(xiàn)的，為了實(shí)現(xiàn)信號速率的精確調(diào)節(jié)，并實(shí)時修正由于信號速率變化 等因素引起的解調(diào)失諧，在輸入準(zhǔn)直器101經(jīng)分光片102分光后的兩路光路中加入光程調(diào) 諧元件106，可采用熱光調(diào)諧的方式，選取折射率和(或)厚度隨溫度變化的材料來制作可 調(diào)諧的元件，溫度變化時可改變該路光程；也可用機(jī)械的方式推動延遲介質(zhì)楔角片或采用 轉(zhuǎn)動延遲介質(zhì)平片，實(shí)現(xiàn)DPSK解調(diào)裝置可調(diào)諧。圖2和圖3所示的裝置是圖1的演變結(jié)構(gòu)，其原理與圖1基本相同，同樣能實(shí)現(xiàn) DPSK信號解調(diào)功能，其區(qū)別在于圖2中其中一路光反射前后均通過光路延遲元件105，這樣 光路延遲元件厚度可以更??；圖3中用兩個50% /50%非偏極分光體109、110(NPBS Cube) 替代了圖1中的一個50%/50%非偏極分光片102 (NBPS Plate)，將兩個非偏極分光體正反 放置，可以減小光路的偏振相關(guān)頻率漂移(PDFS)。實(shí)施例2 如圖2所示，光DPSK信號由準(zhǔn)直器101進(jìn)入，通過50%/50%非偏極分光片(NPBS Plate) 102分光后，分為兩束強(qiáng)度相等的光信號，其中一束光通過反射鏡103反射回到分光 片102 ；另外一束光路通過光路延遲元件105后經(jīng)過反射鏡104反射并再次通過光路延遲 元件105后到達(dá)分光片102，這兩束光到達(dá)分光片102后光程具有Ibit的時延差，通過分 光片分光并干涉，得到互補(bǔ)的兩路光信號分別由準(zhǔn)直器107、108輸出，實(shí)現(xiàn)DPSK的解調(diào)功 能。該裝置實(shí)現(xiàn)光路延遲的部分為光路延遲元件105實(shí)現(xiàn)的，該光路延遲元件105可與非 偏極分光片102做成一體，即可將非偏極分光片的分光膜兩邊介質(zhì)的厚度做成不等，厚度 差等于原光路延遲元件105的厚度；也可將光路延遲元件105與反射鏡(103或104)做成 一體，即可在光路元件105的其中一個面上鍍?nèi)瓷淠?。為了?shí)現(xiàn)信號速率的精確調(diào)節(jié)，并 實(shí)時修正由于信號速率變化等因素引起的解調(diào)失諧，在輸入準(zhǔn)直器101經(jīng)分光鏡102分光 后的兩路光路中加入光程調(diào)諧元件106，可采用熱光調(diào)諧的方式，選取折射率和(或)厚度 隨溫度變化的材料來制作可調(diào)諧的元件，溫度變化時可改變該路光程；也可用機(jī)械的方式 推動延遲介質(zhì)楔角對或采用轉(zhuǎn)動延遲介質(zhì)平片，實(shí)現(xiàn)DPSK解調(diào)裝置實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧。[0035] 實(shí)施例3 : 如圖3所示，圖3結(jié)構(gòu)與圖1結(jié)構(gòu)的不同點(diǎn)在于，圖3中用兩個50% /50%非偏 極分光體109、110(NPBS Cube)替代了圖1中的一個50% /50%非偏極分光片102(NBPS Plate)，將兩個非偏極分光體正反放置，可以消除光路的偏振相關(guān)頻率漂移(PDFS)。為了 實(shí)現(xiàn)光程差的可調(diào)諧，同樣可在光的任意一路或兩路同時加入光路光程調(diào)諧元件106來實(shí) 現(xiàn)，其原理與圖1的調(diào)制方式相同。 進(jìn)一步的，為了使同一DPSK解調(diào)器實(shí)現(xiàn)兩個不同率調(diào)節(jié)的切換，可用微型電機(jī)或 繼電器上帶動一定厚度的光學(xué)介質(zhì)，通過切入光路或切出光路實(shí)現(xiàn)兩個速率解調(diào)的切換。 可在光路延遲元件105前面或后面切入或切出一塊一定厚度的介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)；根據(jù)切換解調(diào) 的速率來選擇介質(zhì)的厚度和折射率。 進(jìn)一步的，在所述的入射光信號設(shè)置一50% :50%的分光鏡，等分兩路入射 光信號至兩個所述的光差分相移鍵控解調(diào)的裝置，實(shí)現(xiàn)差分正交相移鍵控(DQPSK， Differential Quadrature Phase-Shift Keying)解調(diào)器的功會g。 上述的實(shí)施例采用了自由空間光學(xué)設(shè)計(jì)，具有很好的溫度穩(wěn)定性和較小的尺寸。 盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本實(shí)用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng) 該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié) 上可以對本實(shí)用新型做出各種變化，均為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種光差分相移鍵控解調(diào)的裝置，入射光信號通過一準(zhǔn)直器(101)進(jìn)入本裝置，其特征是，該裝置包括依次設(shè)置于光路的分光元件(102、109)，用于將入射光分為強(qiáng)度相等的兩路光，分別是第一光路和第二光路；兩個反射鏡(103、104)，分別設(shè)置于分光元件后的第一光路和第二光路上，用于改變該兩路光的傳播方向，反射到原分光元件(102)或者另一分光元件(110)；一個光路延遲元件(105)，插入于第一光路或者第二光路中，用于將上述兩路光中的其中一路進(jìn)行光延遲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光差分相移鍵控解調(diào)的裝置，其特征是所述的分光元件 (102,110)的互補(bǔ)的兩路輸出光通過準(zhǔn)直器(107、108)耦合輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光差分相移鍵控解調(diào)的裝置，其特征是在所述的第一光路 或者第二光路或者第一光路和第二光路中插入光程調(diào)諧元件(106)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光差分相移鍵控解調(diào)的裝置，其特征是所述的光程調(diào)諧元 件(106)是折射率可變的調(diào)諧元件或者厚度可變的調(diào)諧元件或者折射率和厚度均可變的 調(diào)諧元件，所述的光程調(diào)諧元件(106)是連接于溫度調(diào)節(jié)模塊進(jìn)行熱光調(diào)節(jié)或者位移調(diào)節(jié) 模塊上進(jìn)行機(jī)械推動或轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光差分相移鍵控解調(diào)的裝置，其特征是，該裝置包括依次設(shè) 置于菱形光路上的一個分光片(102)，用于將入射角<20°的入射光分為強(qiáng)度相等的兩路光，分別是第 一光路和第二光路；兩個反射鏡(103、104)，分別設(shè)置于分光片(102)后的第一光路和第二光路上，用于改 變該兩路光的傳播方向，呈“V”字型反射到原50%/50%非偏極分光片(102)；一個光路延遲元件(105)，插入于第一光路或者第二光路中，用于將上述兩路光中的其 中一路進(jìn)行光延遲。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光差分相移鍵控解調(diào)的裝置，其特征是，該裝置包括依次設(shè) 置于矩形光路上的一個分光體(109)，用于將垂直的入射光分為強(qiáng)度相等的兩路光，分別是第一光路和第 二光路；兩個反射鏡(103、104)，分別設(shè)置于分光體(109)后的第一光路和第二光路上，用于改 變該兩路光的傳播方向，呈直角反射到另一分光體(110)；一個光路延遲元件(105)，插入于第一光路或者第二光路中，用于將上述兩路光中的其 中一路進(jìn)行光延遲。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或5或6所述的光差分相移鍵控解調(diào)的裝置，其特征是所述 的分光元件(102、109)是50% /50%非偏極分光元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或5或6所述的光差分相移鍵控解調(diào)的裝置，其特征是所述的反 射鏡(103、104)是平面反射鏡或全反射鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或5或6所述的光差分相移鍵控解調(diào)的裝置，其特征是所述的光 路延遲元件(105)是低熱膨脹系數(shù)和低色散的介質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光差分相移鍵控解調(diào)的裝置，其特征是所述的準(zhǔn)直器(101)后設(shè)有一個 50% /50%的分光鏡，將所述的一路入射光信號分成兩路入射光信號后， 再入射至所述的兩個光差分相移鍵控解調(diào)的裝置中。
專利摘要本實(shí)用新型涉及光通訊領(lǐng)域，尤其涉及光DPSK解調(diào)裝置。本實(shí)用新型的光差分相移鍵控解調(diào)的裝置基于馬赫澤德干涉原理，先將入射光由一個分光元件分成強(qiáng)度相等的兩路光，通過反射鏡分別改變兩路光的傳播方向后，其中一路光經(jīng)過一個光路延遲元件，兩路光到達(dá)光路分光元件后光程具有與待解調(diào)信號速率相匹配的時延差，經(jīng)過干涉后輸出解調(diào)的信號。沿輸入光路依次有輸入分光元件、光路反射元件、光路延遲元件等。本實(shí)用新型采用自由空間光學(xué)設(shè)計(jì)，具有良好的溫度穩(wěn)定性、體積小，易于實(shí)現(xiàn)模塊化的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H04L27/233GK201550137SQ20092026242
公開日2010年8月11日 申請日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者凌吉武, 徐云兵, 林斌, 潘忠靈, 莫霜, 蔡宏銘, 陳斯杰 申請人:福州高意通訊有限公司